Расчет судовой энергетической установки

Расчет судовой энергетической установки

1. Введение. Общая характеристика судна

За прототип к курсовому проекту был взят т/х "Михаил Стрекаловский".

Номер и автор проекта: 743, "Варновверфт", ГДР

Год и место постройки: 1981, ГДР, г. Вернемюнде

Тип судна: Однопалубное, с удлиненным ютом, надстройкой и МО в корме, с ледокольным носом и транцевой кормой.

Назначение: Перевозка навалочных грузов, руд, зерна и контейнеров.

˄ 1- Одноотсечная непотопляемость

А2 - обьем автоматизации механической установки позволяет ее эксплуатацию одним оператором из центрального поста управления без постоянного присутствия обслуживающего персонала в машинных помещениях.

У Л - самостоятельное плавание в Арктике в летне-осенний период навигации в легких ледовых условиях и замерзающих не арктических морях круглогодично.

Корпус

Количество палуб - 1 непрерывная

Количество водонепроницаемых переборк - 8.

Рис. 1. т/х "Михаил Стрекаловский"

I.Основные показатели судна:

·        Длина наибольшая  м

·        Длина между перпендикулярами L_┴┴, м - 154,88

·        Ширины B, м - 22,86

·        Осадка средняя Т , м - 9,88

·        Водоизмещение D , т - 27340

·        Дедвейт DW , т - 19252

·        Скорость хода , уз - 15,29

·        Район плавания - неограниченный

·        Дальность плавания S, миль - 6000

·        Экипаж, чел. - 38

·        Общая вместимость трюма, твиндека и верхней палубы, м³ - 26219

II.Энергетическая установка:

·        Дизель

·        Тип главного пропульсивного двигателя -MAH K8Z70/120E

·        Мощность, кВт - 8240

·        Частота вращения вала, об/мин -140

·        Удельный расход топлива, г/кВт·ч - 217.5

·        Тип передачи на гребной вал - Прямая

·        Валопровод состоит из гребного вала диаметром 599 мм, длиной 7920 мм без облицовки и промежуточного вала диаметром 470 мм и длинной 4900мм,

·        Материал дейдвудного подшипника -Баббит;

·        Движитель - один ВФШ со съемными 4-мя лопастями, сталь, диаметром 5150 мм, масса винта 18960 кг, частота вращения 140 об/мин;

·        Электростанция: род тока - переменный трёхфазный, напряжение 380В. Напряжение сети освещения и отопления 220В.

Источниками электроэнергии являются четыре дизель-генератора марки 8VD36-24A- 1- мощностью 4 x 440 кВт и генератором SSED639 - 12v мощностью 4x400 кВт.

·        Вспомогательная котельная установка содержит 2 паровые ФЭБ Дампфер-цеугебау, паропроизводительностью 1х2.5 т\ч, 1х4 т\ч пара с давлением 0,5-0,7 МПа.

Располагая данными судна-прототипа можно получить данные, которые можем использовать в последующих расчётах.

Такими данными являются:

·        объёмное водоизмещение судна, м³

где т/ м³- плотность морской воды

·        коэффициент общей полноты

·        коэффициент относительного удлинения судна

·        коэффициент - отношение ширины теоретической ватерлинии к осадке

·        площадь смоченной поверхности, которая определяется по формуле Семеки В.А. т.к. судно-прототип имеет :

 м²

·        по формуле Лаппа оценим пропульсивный К.П.Д.

·        определим мощность подведённую к гребному винту (валовая мощность).

 кВт

Где  - к.п.д. валопровода

- к.п.д. передачи, у судна-протатипа передача через трехступенчатый редуктор

·       
относительная мощность электростанции

где кВт - суммарная мощность электростанции.

кВт - валовая мощность пропульсивной установки

·        относительная паропроизводительность вспомогательной котельной установки

 кг/кВтч

где кг/ч

·        провозоспособность судна - прототипа, это количество груза перевезенное на расстояние

S=3000 миль за эксплуатационный период суток, тонно-миль

где = 0,93…0,95 - коэффициент использования дедвейта;

узлов

=0,68 - коэффициент ходового времени

коэффициент потери скорости по гидрометеоусловиям - принимается по таблице 1

Таблица 1

Коэффициент потери скорости

 тонно-миль

2. Технические, энергетические и экономические характеристики различных типов ГПК

В задании на курсовую работу в качестве ГПК указана одновальная ГТУ с ГТД двухкомпрессионный с промежуточным охлаждением воздуха, регенератором (с ГТУ 5500л.с. Бритиш Томпсон Хаустон).На судне-прототипе установлен ГПК с ГТУ 4 СПГГ GS-34

. Оценим характеристики этих пропульсивных комплексов:

Анализируя приведённые в таблице характеристики, можно сделать следующие выводы:

. ГПК с ГТУ 5500л. Бритиш Томпсон Хаустон обладает меньшей экономичностью чем ГПК с ГТУ 4 СПГГ GS-34. Коэффициент изменения к.п.д. равен:

. Удельный расход топлива у ГПК с ГТУ 5500л.с. больше, чем у ГПК с ГТУ 4 СПГГ GS-34

СПГГ GS-34. Коэффициент изменения удельного расхода топлива равен:

. Удельная масса ГПК с ГТУ 4 СПГГ GS-34 меньше массы ГПК с ГТУ 5500л.с. Бритиш Томпсон Хаустон.

Коэффициент изменения удельной массы равен:

Окончательное суждение о преимуществах этих типов ГПК можно сделать после анализа энергетической, эксплуатационной и экономической эффективности.

3. Определение пропульсивной мощности и мощности ГД

В задании на КР заданы главные размерения судна, техническая скорость и коэффициент полного сопротивления движению судна. Располагая этими данными можно определить буксировочное сопротивление и буксировочную мощность.

Буксировочное сопротивление определяется по следующей формуле:

буксировочный пропульсивный паровой котел

где кг/м³- плотность морской воды

Коэффициент общей полноты определяется по следующей формуле:

где  м³

Площадь смоченной поверхности, которая определяется по формуле Семеки В.А. т.к. судно-прототип имеет :

 м²

Скорость судна в задании в узлах, поэтому переведём узлы в м/с.

 м/с

Полученные значения подставляем в формулу

Н =470,832 кН

Буксировочная мощность.

кВт

Пропульсивный КПД винта:

где =0,69- КПД винта в свободной воде,

=0,07- коэффициент засасывания,

=0,05- коэффициент попутного потока.

Определяем пропульсивную мощность (мощность подведенную к гребному валу)

 кВт

Чтобы определить мощность на выходном фланце главного двигателя, необходимо учесть потери трения в подшипниках валопровода и в прямой передаче.

Эти потери оцениваются: =0.97…0.99 - КПД валопровода

=0,975…0,985 - КПД передачи

Принимаю: =0,98

=0,985.

Мощность главного двигателя:

 кВт

Выводы:

На основании выполненных расчётов, заданного прототипа судна, принимаю решение:

. Установить в качестве главного двигателя, газовую турбину 5500л.с. Бритиш Томпсон Хаустон с максимальной мощностью  кВт;

. Для обеспечения расчетной пропульсивной мощности установить две таких турбины, работающих на один гребной вал.

. Коэффициент использования максимальной мощности α_ен = 0,934, при этом пропульсивная мощность будет:

 кВт

4. Установка двух ДВС повышает надежность судна. При работе одного двигателя судно будет двигаться со скоростью:

Где - пропульсивная мощность при работе одной ГТУ,  кВт;

= 7288,45 кВт - рассчитанная пропульсивная мощность;

- скорость судна при работе одной ГТУ, уз;

 =21 уз - скорость судна согласно заданию.

  уз.

. Комплектация тепловой схемы главного пропульсивного комплекса (ГПК)

Согласно заданию на курсовую работу задана газотурбинная установка. В состав ГТУ входят две ГТУ ….. ГТУ работают на гребной вал через зубчатую передачу.

Структурная схема ГПК показана на рис.1.

Рис.1 Структурная схема ГПК: 1-трехступенчатый редуктор; 2- газовая турбина низкого давления; 3- газовая турбина высокого давления; 4- компрессор низкого давления; 5- компрессор высокого давления; 6- камера горения (сгорания); 7- топливный насос - регулятор; 8- шестеренный масляный насос с приводом от двигателя; 9- автоматический распределитель топлива (АРТ); 10- шестеренный масляный насос редуктора; 11- воздухоохладитель; 12- регенератор.

На тепловой схеме главного пропульсивного комплекса (ГПК) должны быть показаны: топливная, масляная системы, система охлаждения.

Топливная система обеспечивает подачу топлива к газотурбинным двигателям, к приводам электрогенераторов, к вспомогательным паровым котлам.

Устройства и механизмы системы должны обеспечивать:

·        прием топлива в цистерны запаса и откачку топлива из них

·        перекачивание топлива из одной цистерны в другую, в отстойные и расходные цистерны;

·        подготовку топлива к сжиганию (промывку, сепарирование, ввод присадок, фильтрование;

·        подачу топлива к топливным насосам.

Топливная система состоит из цистерн для хранения запасов топлива, отстойных и расходных цистерн, топливных насосов, сепараторов, подогревателей, трубопроводов с запарной и регулирующей арматурой, контрольно-измерительных приборов и автоматических устройств. Схема топливной системы ГТУ показана на рис.2 (а,б,в).

Рис. 2а. Приемно-перекачивающая и расходно-остаточная топливная система: 1- приемная втулка; 2- фильтр; 3- цистерна суточного запаса топлива (диптанк); 4- колонка указательная с плоским стеклом; 5- гусек воздушной трубы; 6- цистерны запаса топлива, расположенные в междудонном пространстве ( в составе корпуса судна); 7- гусек воздушно-измерительной трубы; 8- сетка приемная без клапана; 9- шестеренные электронасосы для перекачки топлива; 10- сдвоенный топливный фильтр; 11- отстойные расходные цистерны; 12- цистерны сбора нефтеостатков; 13- к насосу для удаления нефтеостатоков; 14- к топливным сепараторам.

Рис. 2б. Система топливоподготовки: 1- топливо от перекачивающего электронасоса; 2- отстойно - расходные цистерны; 3- слив нефтесодержащих вод в цистерну сбора нефтеостатков; 4- топливо на второй сепаратор; 5- сепаратор топлива; 6- отсепарированное топливо от второго сепаротора; 7- расходные топливные цистерны; 8- к топливоподкачивающему насосу.

Рис. 2в. Расходная топливная система ГТД: 1- топливо из расходно-отстойной цистерны; 2- расходные топливные цистерны; 3- топливо ко второму топливному насосу; 4- топливо от второго топливного насоса; 5- топливный насос; 6- сдвоенный топливный фильтр тонкой очистки; 7- автоматический электромагнитный клапан подачи топлива к пусковым форсункам ГТД; 8- электромагнитный клапан подачи топлива к ГТД; 9- стоп-кран с электропневмоприводом ( при нарушении режима работы двигателя прекращает подачу топлива к форсункам камеры сгорания и топливо сливается в расходные цистерны); 10- автоматический распределитель топлива; 11- топливный насос-регулятор; 12- пусковой двигатель (стартер); 13- ГТД компановочной схемы 1ТК, 1СТ.

Масляная система ГТД обеспечивает отвод тепла трения от подшипниковых узлов, зубчатых приводных передач. Схема масляной системы ГТД показана рис.3.

Рис.3. Схема масляной системы ГТД: 1- ГТД; 2- масляный насос с приводом от двигателя; 3- маслобак; 4- магнитный фильтр; 5- автономный электромасляный шестеренный насос; 6- палубная втулка для приема масла; 7- приемный фильтр; 8- запасная масляная цистерна; 9- масляный сепаратор; 10- масло подогреватель; 11- терморегулирующий клапан; 12- маслоохладитель; 13- в цистерну грязного масла; 14- отстой в цистерну грязного масла.

Масляная система редуктора подает масло на смазку зубчатого зацепления и подшипников скольжения. Схема масляной системы редуктора показана на рис.4.

Рис.4 Масляная система редуктора ГТУ: 1- двухступенчатый редуктор; 2- гл. упорный пошипник (ГУП); 3- фильтр;4- масляная циркуляционная цистерна; 5- приемная сетка; 6- электромагнитный клапан; 7- приводной масляный насос; 8- электромасляный насос; 9- терморегулирующий клапан; 10- маслоохладитель; 11 - маслоподогреватель; 12- сдвоенный масляный фильтр; 13- повод забортной воды из системы охлаждения; 14- отвод воды; 15- подвод пара к маслоподогревателю; 16- отвод конденсата в цистерну грязных конденсатов; 17- сепаратор.

Система охлаждения забортной водой.

Забортная вода из системы подается в масло- и воздухоохладители, на опреснительные установки в систему охлаждения вспомогательных двигателей (дизельгенераторов, газотурбогенераторов), на охлаждение масла в подшипниках валопровода. Схема системы охлаждения показана на рис. 5.

Рис.5. Схема системы охлаждения забортной водой: 1- бортовой кингстонный ящик; 2- приемный кингстон; 3- днищевой кингстонный ящик; 4- приемная решетка; 5- насосы центробежные; 6- вода на охлаждение ДГ; 7- вода в маслоохладители; 8- вода в охладители масла подшипников валопровода; 9-вода к ОУ; 10 -пар на продувку приемной решетки; 12- слив воды на продувку приемной решетки; 13- отливной кингсон.

Согласно заданию на КР предусмотрено использование тепловой энергии отработавших газов ГТД в комбинированном котле.

Комбинированный котел располагают в выхлопном газоходе главного двигателя.

Схема комбинированного котла показана на рис.6.

Рис. 6. Схема комбинированного котла: 1- пароводяной коллектор-сепаратор; 2- потолочный дырчатый щит; 3- пароперегреватель; 4- конвективно-испарительная поверхность; 5- опускные трубы; 6- водяной коллектор; 7- пароперегреватель со стороны газовой части; 8- патрубок подвода уходящих газов; 9- устройство сажеобдува; 10- водяной коллектор утилизационной части; 11- испарительная секция; 12- трубы экрана; 13- стенка каркаса разделяющая котел на топливную и газовую часть.

Рис. 7. Опреснительная установка: 1- пар от вспомогательного котла; 2- пар от утилизационного котла; 3- забортная вода из системы охлаждения; 4- водоподогреватель; 5- испаритель; 6- сепаратор; 7- эжектор рассола; 8- конденсатор; 9- пароструйный эжектор; 10- электроконденсатный центробежный насос; 11- солемеры; 12- удаление дистиллята с повышенной соленостью; 13- цистерна дистиллята; 14- слив дистиллята с повышенной соленостью в трюм; 15- дистиллятный центробежный электронасос; 16- дистиллят в теплый ящик; 17- отливной кингстон; 18- приемный кингстонный ящик; 19- приемный кингстон; 20- насос забортной воды.

Рис.8. Дизель-генераторная установка: 1- расширительный бак пресной воды; 2- расходная топливная цистерна; 3- расходная масляная цистерна; 4- сдвоенный масляный фильтр; 5- топливный фильтр; 6- спуск отстоя топлива в цистерну грязного топлива; 7- спуск отстоя в цистерну грязного масла; 8- подача топлива из запасной цистерны; 9- подача масла из запасной цистерны; 10- пусковой и подкачивающий агрегат топлива (11) и масла (12); 13- ДВС с приводными механизмами; (14-шестеренный масляный нагнетательный насос; 15- шестеренный топливоподкачивающий насос; 16 - центробежный насос пресной охлаждающей воды; 17- центробежный охлаждающий насос забортной воды; 18- шестеренный маслооткачивающий насос); 19- электрогенератор переменного тока; 20- охладитель пресной воды; 21- приемный кингстон; 22 - кингстонный ящик; 23- отливной кингстон; 24- масляный фильтр; 25- маслоохладитель.

Рис. 9. Компрессорная станция и система сжатого воздуха: 1- поршневой электрокомпрессор с приводными центробежным насосом охлаждения пресной водой (2) шестеренным масляным насосом (3); 4- масляный фильтр; 5- маслоохладитель; 6- масляная цистерна компрессора; 7- расширительная цистерна пресной воды; 8- водоохладитель; 9- масловлагоотделитель; 10- блок осушки воздуха; 11- баллоны воздуха высокого давления; 12- баллон воздуха высокого давления для системы управления ГТУ; 13- воздух в систему управления ГТУ; 14- редукционный клапан низкого давления; 15- баллон воздуха низкого давления; 16- воздух низкого давления на хозяйственно-бытовые нужды; 17- редукционный клапан среднего давления; 18- влагомаслоотделитель; 19- баллон воздуха среднего давления; 20- воздушный клапан с дистанционным управлением; 21- тифон.

Соединив энергетическими связями элементы, показанные на рис. 1-9, мы получим тепловую схему главной пропульсивной установки в условиях графических обозначениях.

5. Определение основных характеристик энергетических систем ГПК

Топливная система

Для каждого МОД устанавливают по две отстойно-расходной цистерны. Объем расходно-отстойной цистерны выбирается исходя из обеспечения работы главных двигателей на номинальной мощности в течение 12 ч.:

 (16)

Где - плотность топлива для ГТД. При температуре подогрева топлива до 45⁰С,

=895 кг/м³

 м³

Суточный расход топлива при работе ГТУ на номинальной мощности:

 (17)

Где  - суммарная мощность ГПК, на судне установлено 2 МОД.

 м³

Подача сепараторов из цистерны 2 в цистерну 7 (см.рис.2б) определяется из условия сепарации суточного расхода топлива за ч. Время сепарации принимаю  ч.

 м³/ч

Обычно устанавливают 3 топливных однотипных сепараторов (один из них резервный)

Подача одного сепаратор составит:

 м³/ч

Из списка типоразмеров сепараторов выбираю центробежный сепаратор марки СЦС-3 со следующими параметрами:

Номинальная подача, м³/ч 3,0

Мощность электродвигателя, кВт - 8

Масса, кг 1000

Габариты, LxBxH, мм 1290 x 1010 x 1310

Топливо из топливных запасных цистерн, диптанка подается в расходно-отстойные цистерны топливоперекачивающими насосами (см. рис.2а). Ёмкость запасных топливных цистерн обычно равна (100…150)т, принимаю 120т.

Объем запасной цистерны составит:

 м³

где =910 кг/м³ - плотность топлива при t =20⁰С.

Продолжительность выкачки этого количества топлива составляет τ_вык = 4…6 ч, принимаю τ_вык = 6 ч.

Подача топливоперекачивающего насоса составит:

 м³/ч

Мощность потребляемая топливо перекачивающим шестеренным насосом:

где  - напор шестеренного насоса;

  - КПД насоса

принимаю: ;

 Вт = 11,1 кВт

В качестве топливоперекачивающего насоса выбираю 2 шестереннх насоса марки Р3-30.

Подача топливоперекачивающего насоса определяется по расходу топлива главным двигателем:

 м³/ч

Мощность потребляемая топливоперекачивающим насосом:

В качестве топливоперекачивающего насоса выбираю винтовой насос с давлением нагнетания

 КПД насоса

Вт = 1,66 кВт

Масляная система

Подача масляных насосов двигателя определяется количества тепла отводимого от узлов трения двигателя, которое определяется следующим образом:

 кДж/ч

Подача масляного насоса двигателя

Где   кДж/кг∙град - теплоемкость масла

 кг/м³ - плотность масла

  ⁰С- предельно допустимая разность температур масла на выходе и входе.

 м³/ч

Количество масла, находящегося в системе при кратности циркуляции К_ц=8

 м³

Объем циркуляционной масляной цистерны двигателя составляет (15…18%) от подачи масляного насоса:

 м³

Мощность электродвигателя масляного насоса:

Где  - коэффициент запаса мощности

  МПа- напор масляного насоса, определяемый по давлению масла в системе автоматического управления.

 - к.п.д. шестеренного насоса

Вт =31 кВт

Система охлаждения пресной водой

Тепло, воспринятое пресной водой от ГД:

Q_пв = (0,085...0,150)b_eN_eQ^P_H = 0,1*0,301*4043*42700 = 51,9*10⁵ кДж/ч,

Тепло, воспринятое пресной водой от поршней:

Q_п = (0,04...0,050)b_eN_eQ^P_H = 0,04*0,301*4043*42700 = 20,78*10⁵ кДж/ч,

Подача насоса пресной воды:

где C_ПВ=4,17 кДж/(кг*град) - теплоемкость пресной воды;

Δt_ПВ=(8...10)⁰С = 10⁰С - разность температур пресной воды между входом и выходом из водо-водяного охладителя.

ρ_ПВ=1000 кг/м³ - плотность воды;

Мощность насоса пресной воды:

где κ_з=(1,15...1,25) = 1,2 - коэффициент запаса насоса по подаче;

η_НПВ=(0,65...0,70) = 0,68 - к.п.д. насоса;

Н_НПВ=(0,2...0,3) = 0,25 МПа - напор насоса.

Выбираем центробежный насос НЦВ-250/20

Система охлаждения забортной водой

Тепло, воспринятое забортной водой от пресной воды, масла и воздуха в воздухоохладителе турбокомпрессоров:

Q_зв=Q_пв+Q_м+Q_в

где Q_в - тепло, переданное от наддувочного воздуха охлаждающей забортной воде.

Q_в=1,005*13,9*(401-293) = 1508,7 кДж/ч,

где =1,005 кДж/(кг град) - удельная теплоёмкость воздуха

=be*Ne*a *j*L_o/3600 = 0.301*4043*1.8*1.6*14.3/3600 = 13.9 кг/с

потребное количество воздуха

 = 293 К - начальная температура воздуха

=*=293 = 401 К

температура воздуха после компрессора

k = 1,4 - показатель адиабаты сжатия

 кДж/ч

Подача насоса заборной воды:

м³/ч

Где   кДж/кг∙град - удельная теплоемкость забортной воды;

 кг/м³ - плотность забортной воды;

  - нагрев воды в охладителях, ⁰С принимаю  ⁰С

Мощность потребляемая насосами забортной воды системы охлаждения:

Где  - коэффициент запаса мощности электродвигателя, принимаю

  МПа - напор создаваемый насосом;

 - к.п.д. центробежного насоса.

Выбираем центробежный насос НЦВ-250/30

Выбор утилизационного парового котла

Паропроизводительность комбинированного котла оценим используя относительную паропроизводительность комбинированного котла судна-прототипа;

 кг/ч

По паропроизводительности выбираем комбинированный котел котел типа КВК-2,5 водотрубный, с параметрами пара:

Выбор опреснительной установки

Расход пресной воды:

Q_СУТ = Q_Х.Б + Q_СЭУ

Q_СЭУ - расход пресной воды на СЭУ

Q_СЭУ = 0,0002*∑N_гд = 0,0002*8086 = 1,6 т/сут

Q_Х.Б - расход пресной воды на хозяйственно-бытовые нужды.

Q_Х.Б. = n*(d_П + d_М + d_Ф)*10^-3 = 38*(50+100+50)*10^-3 = 7,6 т/сут

n - количество членов экипажа

d_П - расход питьевой воды на человека: d_П = 50 л/(ч*сут)

d_М - расход мытьевой воды на человека: d_М = 100 л/(ч*сут)

d_Ф - фановые воды: d_Ф = 50 л/(ч*сут)

Q_СУТ = Q_Х.Б + Q_СЭУ = 7,6+1,6 = 9,2 т/сут = 9,2 м³/сут

Выбираем ВОУ утилизирующую тепло дизелей, батарейную, одноступенчатую типа Д-4.

Выбор дизель-генератора

Мощность электроэнергетической установки:

кВт

Устанавливаем 3 ДГ с единичной мощностью:

 кВт

В качестве ДГ устанавливаю 6Д150М, с параметрами

мощностью: 600 кВт

удельным расходом топлива: 224г/кВт∙ч

масса: 24600кг

6. Определение энергетической эффективности СЭУ

Энергетическая эффективность определяет основную долю затрат на эксплуатацию СЭУ.

Расчёт энергетической эффективности ведем для СЭУ судна лесовоз типа при скорости =15,2 узлов (прототип) и =18 узлов (согласно задания). На судне-прототипе установлен ГТУ 4 СПГГ GS-34 мощностью 3680 кВт, с частотой вращения 5500 об/мин и удельным расходом топлива =265 г/(кВт ч). На проектируемой установке установлено 2 газотурбины 5500л.с. Бритиш Томпсон Хаустон суммарной мощностью 8086 кВт (мощность одной ГТУ 4043 кВт). Суммарный удельный расход топлива 602 г/(кВт∙ ч),частота вращения гребного винта 115 об/мин.

Расчёт ведём в табличной форме.

Сравнительный анализ энергетической эффективности СЭУ.

8.               Нормируемое время маневровых и швартовых операций в портах погрузки и разгрузки, с =(28…44) с

11.            Время рейса, с   2,21 1,583

14.            Коэффициент использования номинальной мощности       - для дизельных установок

21.            Расход топлива на дизельгенераторы, кг/с            

23.            Расход топлива на стояночном режиме, кг/с          На стоянке работает 2 ДГ .

 - на судне-прототипе

Анализ полученных данных в таблице условно показывает;

.        Коэффициент изменения к.п.д. СЭУ

2.      Коэффициент изменения расхода топлива

Т.о. выбранный вариант СЭУ уступает в энергетической эффективности СЭУ судна-прототипа.

7. Определение эксплуатационной эффективности СЭУ

Эксплуатационная эффективность СЭУ оценивается качеством установленной на судне энергетической установки. Качество СЭУ оценивается показателями надёжности и эксплуатационными характеристиками. Надёжность является комплексными свойствами объекта, которые включает безотказность, ремонтопригодность, долговечность, сохраняемость или определённые сочетания этих свойств.

1.               Коэффициент готовности             

где  ч.- наработка до отказа;

2.               Коэффициент технического использования           

где =25,05 - среднегодовой эксплуатационный период ТИ;

3.               Масса СЭУ, т    

где  т/МВт;

6.               Полный запас ТСМ на рейс, кг   

где =1.10...1.30 - коэффициент запаса топлива (большее значение принимают на коротких рейсах);

=0.03...0.08

9.               Объём цистерн запаса топлива на ходовом режиме, м³     

Где к₁=1,02...1,05 - коэффициент загромождения цистерн;

к₂=1,05 - коэффициент "мертвого" объема цистерн;

 - удельный объем топлива, подогретого до температуры

перекачивания (40 °С), м³/кг,

12.            Объём цистерн суточного запаса топлива на ходовом режиме, м³

13.            Полный запас, кг             

где  -коэффициент общесудового запаса;

а_к=(10...20) кг/(челч) - норматив судового запаса на одного члена экипажа;

14.            Чистая грузоподъёмность, кг        D_ч           D_ч=DW-

Где DW - дедвейт судна

Отношение дедвейта к полному водоизмещению судна составляет:

■ для танкеров DW/D = 0,726...0,756

■ для сухогрузов DW/D = 0,672...0,712

■ для лесовозов DW/D = 0,596...0,641

■ для больших рыболовных траулеров DW/D - 0,444...0,464

буксировочный пропульсивный паровой котел

8. Экономическая эффективность

Для получения сравнимых результатов, анализ сравнительной экономической эффективности нужно проводить по показателям приведенным в сопоставимый вид:

·        по приведенным затратам, отнесенным к единице продукции (например, доставка груза из Москвы во Владивосток по железной дороге -приведенный коэффициент равен 1,7 руб/кг);

·        по уровню доходности;

·        по производительности труда судового экипажа;

·        по фактической эффективности капиталовложений;

·        по приведенным затратам, связанным с природоохранными мероприятиями.

Эффективность СЭУ оценивают отношением затрат к конечному результату. Снижение эффективности СЭУ может быть абсолютным - по мере ухудшения технико-экономических характеристик данной СЭУ по сравнению с построечной и относительным - по мере снижения т.э.х. СЭУ по сравнению т.э.х. новых СЭУ того же назначения.

Снижение эффективности СЭУ является следствием физического и морального износа. Теоретические основы изнашивания изложены в монографии: Подсушный A.M. "Восстановление эффективности СЭУ". Физический износ элементов СЭУ оценивается коэффициентом физического износа и коэффициентом антропогенного давления на окружающую среду.

Конечным результатом СЭУ безотносительно к затратам и показателям, от качества СЭУ независящими, является энергопроизводительность. Поэтому экономическую эффективность СЭУ оцениваем по приведенным удельным затратам на вырабатываемый МДж энергии. Анализ производим в табличной форме.

1.               Затраты на топливо на ходовом режиме, руб/МДж           

3.               Затраты на смазочное масло на ходовом режиме, руб/МДж           =

6.               Стоимость СЭУ, руб      

7.               Затраты на содержание машинной команды, руб               

где  - суточное содержание одного человека машинной команды. Наш судовладелец тратит на содержание одного

человека машинной команды (зарплата + питание) не более

.5...39 дол/сут.

8.               Затраты на техническое снабжение, руб

9.               Затраты на текущий ремонт, руб              

10.            Удельная стоимость технического использования, руб/МДж          Стн       

где =1.25 - коэффициент накладных

11.            Затраты на восстановление, руб/МДж     Сэк        

где =0.036 - норма амортизационных отчислений на полное восстановление;

Таблица 1.1 П [6]

Коэффициент затрат на смазочные материалы

Таблица 2.11П [4, 6]

Удельная стоимость единицы номинальной мощности , дол/кВт

9. Техническое описание топливной системы ГТД

Топливная система СЭУ должна обеспечивать:

·       прием топлива с берега, хранение его в емкостях основного запаса перекачку из одних емкостей в другие и выдачу на берег;

·        очистку топлива от воды и механических примесей;

·        непрерывную подачу топлива требуемой вязкости к главным и вспомогательным парогенераторам, дизелям или ГТД.

Топливо поступает на судно через палубные наливные втулки, фильтр грубой очистки в емкости основного запаса топлива.

Топливо через фильтр топливоперекачивающим насосом (или ручным насосом) подается в отстойные цистерны.

Из отстойных цистерн топливо направляется в сепарационную установку, а из неё в расходные цистерны.

Из отстойных цистерн по трубопроводу отстой спускается в цистерны грязного топлива.

Из расходных цистерн топливо принимается через сдвоенный фильтр топливоподкачивающим насосом.

Затем оно подогревается в подогревателе и подается к плунжерным насосам высокого давления главного двигателя.

Легкое топливо по трубопроводу поступает к главному двигателю и дизель-генераторам.

В сепараторах топливо может очищаться от воды и механических примесей. Производительность сепаратора выбирают из условия очистки суточного расхода топлива за 8 - 12 ч.

10. Заключение

На основании задания и полученной эффективной мощности СЭУ в качестве главного двигателя установить ГТУ 5500л.с. Бритиш Томпсон Хаустон с максимальной мощностью  кВт

Данный тип ГПК является не выгодным и мало эффективным для данного типа судна. В следующих пунктах были произведены расчёты эффективности ЭУ и рассмотрен вопрос о её увеличении. Так же исходя из расчётов был проведён подбор вспомогательного оборудования.

Входе работы были получены навыки в проектировании тепловых схем, изучены принципы совместной работы главных и вспомогательных комплексов судовой энергетической установки.

11. Список используемой литературы

1.      Клименюк И.В., Макаревич А.В., Минаев А.Н. Судовые энергетические установки: учебное пособие / ДВГТУ - Владивосток 2008 г.

.        Козлов В.И., Титов П.И., Юдицкий Ф.Л. Судовые энергетические установки: Судостроение, 1969 г.

.        Лекционный материал по данной дисциплине.

.        Правила Российского морского Регистра судоходства Том 1 - 2007 г.

.        Руководство по выбору моделей судовых двигателей и дизель-генераторов Сентябрь 2006.

.        Справочник судового механика под ред. К.т.н. Л.Л. Грицая Том 1-2 М.: Транспорт 1973.